RFCC裝置能量回收機組平穩運行的改進措施

楊社明（寧夏石化公司）

RFCC裝置能量回收機組平穩運行的改進措施

楊社明（寧夏石化公司）

RFCC裝置能量回收機組的安全穩定運行涉及工藝指標的嚴格控制、輔助設備的選型、機組高質量的檢修、大型機組的特護、儀表控制系統的聯校以及平穩開停機等諸多方面。為控制RFCC裝置能量回收機組平穩運行，主要采取了以下措施：嚴格控制煙機入口催化劑濃度及粒度分布；嚴防煙機入口煙氣溫度超標；保證輪盤蒸汽的品質及流量；提高機組運行水平。

RFCC裝置 能量回收機組 煙氣輪機 平穩運行 節能

寧夏石化公司的90×104t/a RFCC裝置采用重疊式兩段逆流再生工藝，即一段再生器布置于二段再生器的上部。該裝置于2000年8月開車一次成功，作為關鍵設備的能量回收機組一直平穩運行，沒有出現非計劃停機事件。2007年7月大檢修期間，根據加工負荷及能量回收的需要，對煙氣輪機及主風機進行了利舊改造，之后能量回收機組一直安全穩定運行至今，為裝置長周期運行及能耗的降低發揮了積極的作用。

1 機組概述

RFCC裝置能量回收機組一直采用同軸式三機組配置方案，即煙機+離心式鼓風機+齒輪箱+電動機，2007年6月調劑1臺6E1900-3.8/0.97舊主風機及1臺4 927 kW的煙機代替原有的主風機及煙機。煙機是YLⅡ-4000N型煙氣輪機，它是把催化裂化再生煙氣所具有的熱能和壓力能經靜、動葉降壓膨脹轉化為煙氣的動能，高流速的煙氣沖動轉子進而將煙氣動能轉變為轉子的機械能，從而帶動風機達到減輕電動機負荷及能量回收的目的。本煙機為二級透平，采用軸向進氣懸臂式結構，與單級透平相比，每級的焓降減少，氣流速度降低，從而大大減少了催化劑顆粒對葉片的沖蝕磨損，延長了煙氣通過部分零部件的壽命，并且提高了效率。增速機齒輪為平行軸漸開線齒輪，齒輪箱上安裝有半自動電動盤車機構。

2 煙氣能量回收系統流程簡述

來自再生器的高溫煙氣首先進入1臺多管式三級旋分器，分離出其中大部分催化劑，使進入煙氣輪機的煙氣中催化劑含量降到0.2 g/m3（標況）以下，大于10 μm的顆粒基本除去，保證煙氣輪機的葉片長周期運轉。凈化后的煙氣從三級旋分器出來后分為兩路：一路經調節蝶閥和切斷閘閥軸向進入煙氣輪機膨脹做功，驅動主風機回收煙氣中的壓力能；做功后的煙氣再經水封罐與另一旁路通過雙動滑閥及降壓孔板室放空的煙氣匯合后進入CO焚燒余熱鍋爐，回收煙氣中的化學能及顯熱并發生3.9 MPa(A)、425℃的過熱蒸汽。煙氣經CO焚燒余熱鍋爐后排入煙囪。在煙氣輪機前的水平管道上裝有高溫碟閥及高溫平板閘閥，高溫平板閘閥在事故狀態下緊急切斷煙氣，使之不能進入煙氣輪機。從三旋排出的細粉夾帶有2%～5%的煙氣，要連續從細粉收集罐頂部排出。為了維持整個系統壓力，在放空線上裝有臨界流速噴嘴，此噴嘴在近臨界狀態下操作。

3 機組設備性能數據對比

2007年根據加工負荷及能量回收的需求對煙氣輪機及主風機進行了改造，改造前后性能參數對比見表1。

4 改造措施

4.1 嚴格控制煙機入口催化劑濃度及粒度分布

煙機中催化劑的濃度及粒度分布是直接影響煙機良好運行的最重要的外因。經驗表明，由于葉片不均勻磨損：催化劑在葉片上的不均勻沉積，以及催化劑進入兩級輪盤間空腔內，導致轉子動不平衡，是引起煙機振動超標造成能量回收機組被迫停機的主要原因。因此，掌控反應再生系統的系統操作，控制煙氣中催化劑的濃度和粒度，是煙機良好運行的首要條件。該裝置的煙氣粉塵濃度一直控制在80～95 mg/m3之間，為煙機的安全平穩運行創造了良好的條件。

表1 機組設備性能改造前后數據

4.2 嚴防煙機入口煙氣溫度超標

高溫是煙機裝置長周期運行的大敵，高溫的主要原因是二次燃燒。高溫一方面影響煙機的壽命，嚴重時使煙機部件變形，各零部件之間的間隙變化，甚至發生靜動部件相磨的事故；另一方面，高溫也會造成催化劑細粉的黏度增大，粉塵容易附著在葉片周圍，造成煙機葉片磨損，使煙機振動。在實際操作中把煙機入口煙氣溫度作為公司控制的指標，進行嚴格監控。

4.3 保證輪盤蒸汽的品質及流量

催化劑在煙機流道部位的沉積和燒結已成為煙機長周期運行的大敵，其原因是由于鈉、鉀、氯化鈣和釩在高流速、低靜壓情況下，當溫度為500℃到600℃時生成的低熔點共晶體使催化劑變得十分膠黏所至。當這種沉積在圍帶上發展到一定厚度時就會與動葉產生摩擦，而這種摩擦的研磨作用所產生的高溫和高壓將使催化劑沉積而燒結，因此，建立一個穩定的輪盤冷卻蒸汽和一個合適的溫度場是十分必要的。為此，公司嚴格規定了輪盤溫度，把該指標納入公司級工藝指標進行控制。在實際生產中，當冷卻蒸汽品質較差時，一方面會造成催化劑堆積和燒結，使動平衡遭到破壞，產生振動過大的問題；另一方面也會造成動靜部件的腐蝕，當蒸汽品質較好時，嚴格地穩定輪盤溫度，以保證平穩操作。

4.4 提高機組運行水平

技術上的改進是提高機組運行水平的根本，正確操作和精心維護是機組長周期運行的重要環節。除了搞好人員培訓，機組的日常維護、管理和特護工作外，以下措施對提高機組的運行水平非常重要。

4.4.1 加強輔助設備的選用和管理

公司對主要設備的選用和管理十分重視，各單機本體問題不多，但一些輔助設備的問題影響了機組的長周期運行，如油站、主輔油泵、特殊閥門、控制系統等。因此，要使機組長周期運行，一定要加強輔助設備的選用和管理。另外，公司還根據多年的經驗，制定了大型機組的維護保養制度，制度要求機修、電氣、儀表及生產車間等部門共同搞好機組的日常維護及巡檢工作，發現問題及時解決。

4.4.2 投用前對特殊閥門及聯鎖自保控制系統進行聯校

機組的特性曲線是指導機組操作的依據，也是設定機組保護系統的基礎。實測離心式風機的特性曲線，對離心式風機防喘振保護的設置及事故狀態準確及時動作非常重要。在每次開機前都要對機組儀表控制系統進行認真的單校、聯校；對特殊閥門及行程開關、電磁閥等進行重新標定和調校；對機組各項邏輯保護系統逐一進行模擬試驗。這一環節有利于發現問題，減少機組運行故障。

4.4.3 扎實檢修，嚴格按規程開停機

計劃停工檢修及改造安裝后的機組質量，對機組長周期運行影響較大。因為煙機停運后，沉積在葉片、圍帶上的催化劑，由于溫降會產生不均勻的脫落，從而導致轉子動不平衡，甚至使輪盤和二級圍帶間塞入催化劑，所以每次檢修必須進行認真清理。為了確保轉子不受損害，在裝置停工時，首先將備用主風機啟動，并且將煙氣輪機切離系統；裝置開工時，先由備用主風機供風；裝置操作平穩后，采用煙氣輪機沖轉啟動，當轉速達到3 200 r/min時，給電動機合閘，這樣可減少啟動電流以及對電網的沖擊，也能充分暴露機組的問題。在機組啟動無問題后，將備用主風機切離系統，由主機來完成反再系統的供風。這樣對機組及整個裝置的平穩運行都有好處。

5 建議及結論

大型機組應該采用現代的計算機在線狀態監測診斷技術，利用在線振動監測系統，可以在惡性事故發生前發現問題，解決問題。機組安全運行不能僅看機組振動值是否超越現行規定的振動停機極限，還要根據相位改變等從不同角度來分析其運行狀態，保證機組安全運行，延長設備的運行周期。

能量回收機組運行得好壞將直接影響到RFCC裝置的安全、平穩、長周期運行，對煉廠綜合能耗的影響極大。要確保能量回收機組的長周期運行，必須加強技術改造，選用良好的輔助設備和控制系統，嚴格控制煙機入口的催化劑濃度和粒度，嚴防入口超溫，保證輪盤冷卻蒸汽的品質和流量。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.08.004

楊社明，1994年畢業于西安石油大學，煉油工藝工程師，從事煉化生產運行及工藝技術管理工作，E-mail：yangshenmn＠163.com，地址：寧廈銀川寧夏石化公司生產運行處，750021。

2011-06-28）